Carcaça

Entre as ligas de alta temperatura, as ligas a base de níquel são as mais utilizadas. Como resultado, elas são geralmente encontradas em componentes de motores aeroespaciais e turbinas de geração de energia, bem como em equipamentos petroquímicos, equipamentos de processamento de alimentos, reatores nucleares e equipamentos controle de poluição. As ligas a base de níquel podem ser reforçadas por dois métodos: através do fortalecimento da solução sólida ou do endurecimento através da precipitação de compostos intermetálicos na matriz fcc. Ligas como INCONEL® 625 e Hastelloy® X são reforçadas com solução sólida. Essas ligas endurecidas em solução sólida podem obter reforço adicional devido a precipitação de carbonetos. Ligas como INCONEL® 718, no entanto, são reforçadas por precipitação. Uma terceira classe de superligas a base de níquel, representada por MA-754, é fortalecida pela dispersão de partículas inertes como ítria (Y2O3) e, em alguns casos, com precipitação de γ´ (gama-prime) (MA-6000E). As ligas a base de níquel estão disponíveis nas formas fundida e forjada. As composições de alta liga, como Rene 95, Udimet 720 e IN100, são produzidas por metalurgia do pó seguida de forjamento. Composições altamente ligadas, como Rene 95, Udimet 720 e IN100, são produzidas por sinterização seguida de forjamento. Para as ligas forjadas acima e para as ligas fundidas (Rene 80 e Mar-M247), o agente fortalecedor é o precipitado γ '. Para o INCONEL® 718, o γ˝ (gama duplo prime) é o principal agente fortalecedor. Ligas que contêm nióbio, titânio e alumínio, como o INCONEL 725, são fortalecidas pelos precipitados γ´ e γ˝

As superligas a base de cobalto possuem resistência superior a corrosão em temperaturas acima de 2000˚F (1093˚C) e encontram aplicação em seções mais quentes de turbinas a gás e peças de combustão. Disponíveis na forma de ferro fundido ou forjado, as superligas a base de cobalto são caracterizadas por uma solução sólida reforçada (de ferro, cromo e tungstênio) por uma matriz austenítica (estrutura cúbica de face centrada ou cfc), na qual uma pequena quantidade de carbonetos (de titânio, tântalo, háfnio e nióbio) é precipitado. Assim, eles se baseiam em carbonetos, em vez de precipitados γ´, para fortalecer, e eles apresentam melhor soldabilidade e resistência a fadiga térmica do que as ligas a base de níquel. Ligas fundidas, como o Stellite 31, são usadas nas seções quentes (pás e palhetas) das turbinas a gás. As ligas forjadas, como Haynes 25, são produzidas como chapas e são geralmente usadas em peças de combustão.

As superligas à base de ferro-níquel são semelhantes aos aços inoxidáveis ​​austeníticos forjados, exceto pela adição do agente de reforço γ´. Essas ligas tem menor resistência a temperatura elevada entre os três grupos de superligas e são geralmente usadas na condição de forjados em discos e pás de turbinas a gás. A maioria das ligas forjadas contém altos níveis de cromo, que fornecem resistência a corrosão. Elas devem sua resistência a alta temperatura ao endurecimento por solução sólida (endurecimento produzido por átomos soluto dissolvido na matriz da liga) ou endurecimento por precipitação (endurecimento produzido por partículas precipitadas). Ligas como Haynes 556 e 19-9 DL são soluções sólidas reforçadas com molibdênio, tungstênio, titânio e nióbio. Ligas como A286 e Incoloy 909 são endurecidas por precipitação. Os precipitados mais comuns são γ´, (Ni3 [Al, Ti]) (exemplo, A286) e γ˝, (Ni3Nb) (exemplo, Incoloy 909). Outro grupo de ligas a base de ferro-níquel contém alto teor de carbono e é fortalecido por carbonetos, nitretos e reforço de soluções sólidas. Um grupo de ligas, baseado em Fe-Ni-Co e reforçado por γ ', combina alta resistência com um baixo coeficiente de expansão térmica (exemplo, Incoloy 903, 907 e 909) e encontra-se em aplicação de eixos, anéis e carcaças de turinas a gás.